一种固态再生铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种固态再生铝合金及其制备方法。固态再生铝合金的抗拉强度为160～280MPa，屈服强度为70～120MPa，延伸率为15％～30％，其制备方法为：将铝合金屑放入破碎机内破碎细粒或细屑；取适量铝合金细粒或细屑放入钢制模具腔内，然后通过模压将其压制成预制块；将压制好的预制块放入感应线圈内进行感应加热；将加热好的预制块放入模具内进行热挤压，即可制备出具有各种横截面形状和尺寸的铝合金型材。本发明专利技术具有再生铝合金材料力学性能、物理性能等各方面性能优异、制备方法低成本低能耗的显著特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属加工
，尤其涉及一种再生铝合金及其制备方法。
技术介绍
铝合金由于具有较高的比强度，良好的延展性、导电性、导热性及耐腐蚀性等优点，广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中，是继钢铁之后使用量最大的金属材料，对国民经济发展有很大的支撑作用。我国铝矿资源储量仅占世界的1.94％，但铝合金消费量却占世界的40％，同时以年均7.2％的速度增加，至20l1年中国原铝消费已超过1800万吨。原生铝合金的冶炼生产工艺过程消耗大量的能量。因此如何高效、合理的使利用有限的铝合金资源，成为人们长期以来非常关注的一个课题。在用铝合金生产各类产品的过程中会产生大量的车削废屑，如果将这些车削废屑回收再利用，不仅会大大节约资源和能源，而且会显著减少环境污染，同时还可以降低铝合金制品的生产成本，具有非常显著的社会效益和经济效益。传统的铝合金车削屑再生工艺主要是通过重熔的方式，这样不仅破坏了材料原有的显微结构，而且消耗大量的能量耗高，同时也因为氧化损失相当一部分，回收率低，制造成本大大增加。固态再生铝合金车削屑具有非常广阔的市场前景和竞争力。这是因为与传统重熔方法相比，它不需要通过熔化就可以直接将铝合金屑转化为高致密度、高性能与原生铝合金性能相媲美或更优的型材或近净成型零部件。根据资料Fogagnolo,J.B.,E.M.Ruiz-Navas,etal(2003)JMaterProcTech143:792和Gronostajski,J.,H.Marciniak,etal.(2000).JMaterProcTech106:34显示：重熔铝合金回收率只有54.1％，能耗却高达17.5kJ/g，而固态再生铝合金回收率高达95.2％，能耗却低至5.6kJ/g。近年来随着全球铝合金资源的日益缺乏，以及人们对能源和环境的关注程度日益升高，人们对固态再生铝合金的呼声也越来越高。RyoichiChiba等人(RyoichiChiba,TamonNakamura,MitsutoshiKuroda,JournalofMaterialsProcessingTechnology211(2011)1878–1887)通过对Al-7％Si-0.4％Mg合金屑进行冷挤压然后再冷轧的工艺制备出了再生Al-7％Si-0.4％Mg合金材料，这种材料的拉伸屈服强度在180MPa左右，抗拉强度达到230MPa左右，然而延展率却不到2％，这样低的拉伸延展率导致材料无法在工业中应用。低延伸率的主要原因是在挤压和轧制过程中由于温度较低，铝合金屑没有实现很好的冶金结合。TakashiTAKAHASHI等人(TakashiTAKAHASHI,YujiKUME,MakotoKOBASHIandNaoyukiKANETAKE,JournalofJapanInstituteofLightMetals,Vol.59,No.7(2009),pp.354–358)通过高压扭转工艺成功的将6063铝合金屑转化为性能很好的块体材料，通过这种工艺回收的6063铝合金的拉伸延展率达到了15％，但由于这种工艺对制备的材料尺寸有很大限制，因此很难用于工业化生产。W.Tang等人(W.Tang,A.P.Reynolds,JournalofMaterialsProcessingTechnology210(2010)2231–2237)以2050铝合金屑和2195铝合金屑为原料，通过摩擦挤压的工艺制备出了表面质量很好的2050和2195铝合金线材，热处理以后材料的硬度超过了140HV。V.Güley等人(V.Güley,A.Güzel,A.N.BenKhalifa,A.E.Tekkaya,W.Z.Misiolek,MaterialsScience&EngineeringA574(2013)163–175)利用孔道模对6060铝合金屑进行了热挤压，从而制备出了6060铝合金再生材料，这种材料的拉伸屈服强度为50MPa，抗拉强度为132MPa，延伸率为25.4％。由于这种孔道模结构比较复杂，将会导致模具的制作成本大大提高。因此，本领域的技术人员致力于开发一种力学性能、物理性能等综合性能优异的固态再生铝合金及其低成本、低能耗的制备方法。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种抗拉强度、屈服强度、延伸率性能等综合性能优异的固态再生铝合金及其工艺简便、成本低廉的制备方法。为实现上述目的，本专利技术提供了一种固态再生铝合金，所述固态再生铝合金的抗拉强度为160～280MPa，屈服强度为70～120MPa，延伸率为15％～30％。本专利技术还提供了一种上述固态再生铝合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：a.将铝合金屑放入破碎机内破碎，铝合金屑变成铝合金细粒或细屑；b.取适量铝合金细粒或细屑放入钢制模具腔内，然后将装有铝合金细粒或细屑的钢制模具放在压机上，利用压机的压力将铝合金细粒或细屑压制成预制块；c.将预制块放入感应线圈内进行感应加热；d.将加热好的预制块放入模具内进行热挤压。在本专利技术的较佳实施方式中，所述步骤a中，所述铝合金屑为A356铝合金屑或6063铝合金屑；铝合金屑破碎的时间为1～30min；铝合金细粒或细屑分别为等轴状细粒或片状细屑，粒径或片径小于10mm。在本专利技术的较佳实施方式中，所述步骤b中，压机工作的压强为100～1000MPa，保压时间为1～10分钟；预制块的相对密度在75-98％范围内。在本专利技术的较佳实施方式中，所述步骤c中，所述感应加热的温度范围为200～500℃，感应加热时间为1～60分钟，感应加热在惰性气氛保护下进行。在本专利技术的另一较佳实施方式中，所述步骤d中，热挤压使用的模具的预热温度为200～500℃，热挤压压强为100～1000MPa，热挤压在惰性气氛保护性进行；所述热挤压的挤压比在5:1～100:1范围内；所述模具的截面为圆形或其他形状。本专利技术有效地利用铝合金细粒在加热，加压和塑性变形条件下的快速扩散焊接实现预制块的快速致密化和细粒界面向晶界和相界的快速转变，从而得到力学性能、物理性能和其它性能与对应同样化学成分的原生铝合金材料相同或更优的再生铝合金材料。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1)本专利技术的固态再生铝合金在抗拉强度、屈服强度和延伸率等方面均具有优异的性能；2)本专利技术的固态再生铝合金制备方法工艺简便、回收率高、成本低廉的优势。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体步骤及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态再生铝合金，其特征在于，所述固态再生铝合金的抗拉强度为160～280MPa，屈服强度为70～120MPa，延伸率为15％～30％。

【技术特征摘要】
1.一种固态再生铝合金，其特征在于，所述固态再生铝合金的抗拉强度为
160～280MPa，屈服强度为70～120MPa，延伸率为15％～30％。
2.一种如权利要求1所述的固态再生铝合金的制备方法，其特征在于，所述方
法包括以下步骤：
a.将铝合金屑放入破碎机内破碎，铝合金屑变成铝合金细粒或细屑；
b.取适量铝合金细粒或细屑放入钢制模具腔内，然后将装有铝合金细粒或细
屑的钢制模具放在压机上，利用压机的压力将铝合金细粒或细屑压制成预制块；
c.将预制块放入感应线圈内进行感应加热；
d.将加热好的预制块放入模具内进行热挤压。
3.一种如权利要求2所述的固态再生铝合金制备方法，其特征在于，所述步
骤a中，所述铝合金屑为A356铝合金屑或6063铝合金屑；铝合金屑破碎的时间
为1～30min。
4.一种如权利要求3所述的固态再生铝合金制备方法，其特征在于，所述步
骤a中，铝合金细粒或细屑分别为等轴状细粒或片状细屑，平均粒径或片径小于
10mm。
5.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德良，梁加淼，姚勋，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31